14.6 Trasformatore MT/BT
Il trasformatore è la parte
più importante della cabina di trasformazione. La sua scelta
condiziona la configurazione della cabina ed è effettuata
sulla base di diversi fattori. Non essendo argomento specifico
di questa trattazione e volendo dare alcune indicazioni di
carattere generale si può affermare che per piccole potenze,
fino a 100¸200 kVA, si può installare un solo trasformatore,
mentre per potenze superiori 1000¸1500 kVA si suddivide la
potenza su più unità, considerando le singole potenze dei
trasformatori che danno i costi più bassi. Nella fascia intermedia
se è richiesta una continuità nel servizio si sceglierà la
soluzione con più trasformatori, altrimenti si potrà scegliere
la soluzione più economica di un solo trasformatore. Un’altra
caratteristica da considerare nella scelta è il tipo di
raffreddamento che può essere in aria o in olio. Nel caso
di trasformatori raffreddati in olio con quantitativi superiori
ai 500 kg è necessario prendere provvedimenti contro la fuoriuscita
dell’olio prevedendo un pozzetto per la raccolta mentre per
quantitativi superiori a 25 kg ma inferiori a 500 kg è sufficiente
che sia impedito il propagarsi dell’olio all’esterno, che
la cabina abbia una resistenza al fuoco minima di 60 minuti
(REI 60) e che sia ventilata solo verso l’esterno. In funzione
del tipo di raffreddamento i trasformatori sono siglati come
segue:
AN
raffreddamento a circolazione naturale d’aria;
AF raffreddamento
a circolazione forzata d’aria;
ONAN raffreddamento a
circolazione naturale di olio e di aria;
ONAF raffreddamento
a circolazione forzata di olio e naturale di aria;
OFAF raffreddamento
a circolazione forzata di olio e di aria.
La scelta più frequente
cade sui tipi AN e ONAN perché, non essendo quasi mai possibile
presidiare le cabine, è sconsigliabile utilizzare macchine
che impieghino ventilatori o circolatori di olio. Altre importanti
caratteristiche che devono essere considerate sono:
- potenza nominale,
che è il prodotto della massima corrente prelevabile al secondario
per la tensione a vuoto sul secondario stesso;
- tensione nominale
secondaria a vuoto, che può essere sia quella di fase
Vf sia quella concatenata Vc
- rapporto di trasformazione,
che indica il rapporto tra la tensione nominale primaria e
quella secondaria a vuoto;
- collegamenti degli
avvolgimenti, per i trasformatori di cabina quello più
usato è il triangolo stella;
- gruppo CEI di collegamento,
è indicato convenzionalmente con un numero che, moltiplicato
per 30, dà il valore dell’angolo di ritardo della tensione
di fase lato BT rispetto a quella del lato MT (importante
per trasformatori in parallelo che per funzionare correttamente
devono avere uguale tensione primaria, uguale valore del rapporto
di trasformazione a vuoto e devono appartenere allo stesso
gruppo CEI di collegamento);
- tensione di corto
circuito percentuale Ucc%, è la tensione, rapportata
in percentuale alla nominale, che con i morsetti del secondario
in corto circuito fa circolare la corrente nominale;
-Corrente a vuoto percentuale
I0%, corrente a vuoto percentuale rapportata
in percentuale alla corrente nominale (utile per definire
il rifasamento del trasformatore);
- perdite, i trasformatori
sono caratterizzati da perdite nel rame alla corrente nominale
Pcu e perdite nel ferro alla tensione nominale
Pfe;
- corrente a vuoto,
è la corrente assorbita dal lato MT col lato BT a vuoto;
- tipo di servizio,
dipende dal diagramma di carico delle utenze alimentate. Normalmente
si impiegano trasformatori a servizio continuo.
14.7 Lato bassa tensione
Le soluzioni circuitali
del lato BT di una cabina possono assumere diverse configurazioni
dipendenti da diversi fattori tra i quali: numero di trasformatori,
numero e disposizione dei carichi, tipo di distribuzione a
tre o a quattro fili e valori delle correnti di cortocircuito.
Gli schemi che seguono sono un esempio di alcuni casi tipici.
Fig. 14.9
– Schemi unifilari lato BT di alcuni casi tipici di cabine
di trasformazione e distribuzione: a) un solo trasformatore
con una sola linea in partenza; b) un solo trasformatore con
più linee in partenza; c) due trasformatori con più linee
in partenza; d) due trasformatori con sbarre BT separate;
e) sbarre sezionate con possibilità di parallelo dei trasformatori.
Sul lato bassa tensione
non vengono generalmente impiegati sezionatori in quanto il
sezionamento è svolto dagli stessi interruttori automatici.
Il quadro bassa tensione sarà quindi costituito da un interruttore
generale magnetotermico (eventualmente differenziale anche
se un guasto sul quadro BT di cabina generalmente non risulta
pericoloso) la cui funzione è di proteggere il trasformatore
dai sovraccarichi. Per la scelta occorre calcolare la corrente
(I2) sul secondario del trasformatore per mezzo
della seguente espressione:
dove:
An è la potenza
nominale del trasformatore in kVA
U2 è la tensione
nominale secondaria del trasformatore in V
L’interruttore dovrà possedere
una corrente nominale non inferiore a questo valore e un potere
di interruzione non inferiore alla presunta corrente di corto
circuito nel punto di installazione. Oltre all’interruttore
generale, nel quadro BT saranno installati gli interruttori
magnetotermici (eventualmente differenziali) scelti in base
alla corrente di impiego e coordinati per la protezione dai
sovraccarichi delle linee di distribuzione dimensionate in
base alla potenza da distribuire e tenendo conto che la corrente
trasportata è notevolmente superiore rispetto al lato MT.
14.8 Impianto di terra
14.8.1 Considerazioni
generali
L’impianto di terra delle
cabine d’utente assolve normalmente alla duplice funzione
di messa a terra di protezione, a cui collegare le masse delle
apparecchiature, e di funzionamento, a cui collegare il neutro
del secondario del trasformatore nel caso di distribuzione
di tipo TN o, anche se più raramente, di tipo TT. La Norma
non vieta l’impiego del sistema TT negli impianti con cabina
privata (il sistema TT tra l’altro è più semplice e più sicuro
del sistema TN), ma, essendo richiesti due o più dispersori
separati tra loro di almeno venti metri, difficilmente si
dispone di aree sufficientemente ampie per installare l’impianto
di dispersione. In alcuni casi, anche se piuttosto raramente,
si impiega il sistema IT. Dal punto di vista della sicurezza,
per quanto concerne il trasferimento della tensione totale
di terra dalla MT, è senz’altro più sicuro del sistema TT
ma negli impianti di normale distribuzione, quando l’estensione
dell’impianto è notevole, risulta difficoltoso garantire sufficienti
livelli di isolamento. La trattazione seguente prenderà quindi
in considerazione solo le cabine che presentano sia la parte
a MT sia la parte in BT collegate ad un unico impianto di
terra (sistema TN). L’impianto di terra dovrà essere coordinato
in modo opportuno per evitare, in caso di guasto sulle apparecchiature
in MT, il trasferimento di elevate tensioni totali di terra
che, attraverso il PE, si potrebbero propagare alle masse
e alle masse estranee dell’impianto utilizzatore. Un buon
livello di sicurezza sia all’interno sia all’esterno dell’impianto
lo si può ottenere contenendo le tensioni di passo e di contatto
con particolari accorgimenti atti a ridurre i gradienti di
potenziale nel terreno e a garantire una efficiente equipotenzialità
tra le masse e le masse estranee. Queste tecniche, a volte,
possono risultare estremamente costose (quando il terreno
non permette di ottenere valori di resistenza del dispersore
sufficientemente bassi) e può rendersi necessario l’intervento
di tecnici specializzati in grado di compiere complicate misure
strumentali.
continua...
